Митрополит Филипп назначил сбор на построение храма с духовенства и монастырей, причем бояре и гости (купцы) присоединили свои приношения. Из Пскова были выписаны мастера Кривцов и Мышкин, которые взялись выстроить собор.
Постройка продолжалась два года, и даже начаты были своды, но собор ночью 21 мая 1474 года неожиданно обрушился. Тогда-то великий князь по совету супруги своей Софьи решился выписать из Италии более сведущих строителей. Приехал болонец Аристотель Фьораванти и в 1475 году начал постройку собора, окончил его в 1479. 12 августа того же года храм был освящен митрополитом Геронтием. Великий князь роздал в тот день богатую милостыню во всем городе и семь дней праздновал это событие, угощая духовенство и бояр на великокняжеском дворе. Художники Дионисий, Тимофей Ярец и Коня расписывали внутренность собора. О возобновленном храме летописей сказал: «Бысть же та церковь чудна вельми, величеством, и высотою, и светлостию, и пространством; таковой же прежде того не бывало в Руси, опричь Владимирския церкви».
При древнем, первоначальном соборе было три придела: Поклонения веригам апостола Петра, устроенный в 1328 году во возблагодарение Богу за усмирение Пскова; Великомученика Дмитрия Солунского и Похвалы Пресвятой Богородице. Придел этот сделан св. митрополитом Ионой в благодарность за избавление Москвы от нашествия в 1425 году татар под предводительством Седи-Ахмета, при великом князе Василии Васильевиче Темном. Приделы эти оставлены и при построении нового собора; но при Петре Великом придел Поклонения веригам апостола Петра переименован в честь св. апостолов Петра и Павла. По правую сторону главного алтаря, близ ризницы, был еще придел во имя св. Филиппа-митрополита, устроенный, вероятно, по принесении сюда его мощей, но он упразднен.
Наружный вид собора замечателен своей массивностью и изящной простотой. Архитектура его византийская, смешанная с ломбардо-венецианской. Он имеет вышины 18 саженей, длины 17 и ширины II саженей. Форма куполов индийская. Окна его, весьма узкие, помешены высоко от земли; стены гладкие, кроме пояска, состоящего из небольших полуколонн. Вокруг трех входных дверей, имеющих характер готических порталов, написаны иконы угодников Божьих: над северным входом – Ростовских, над южным – Московских, а около западных дверей – Киево-Печерских. Над алтарями же, в полуциркульных впадинах, помещены три огромных образа: Сын во славе Отчей, Софии Премудрости Божьей и Печерской Богородицы. Два последних образа знаменуют Новгород и Киев, присоединенные к Московскому государству. Южный вход с чугунной папертью, или, по-старинному, рундуком, где царей после венчания на царство осыпали деньгами, назывался в древности Красными дверями.
Успенский собор несколько раз подвергался случайным повреждениям. Так, в 1492 году, 15 июля, от удара молнии в соборе случился пожар, после которого он немедленно был исправлен. В 1547 году, в общий московский пожар, сгорел верх собора. Вскоре по возобновлении, в сентябре 1550 года, царь Иван Васильевич Грозный велел всю его кровлю и главы обложить вызолоченными медными листами. При царе Михаиле Федоровиче своды дали трещины.
При императрице Екатерине II, в 1773 году, сделано последнее возобновление (иконописанием) собора[73]
.Первое, велелепное, как говорят летописи, украшение собора сделано в 1514 году по повелению великого князя Василия Ивановича. Стены и столпы собора украшены были иконописанием, фресками по золотому полю. При исправлении сводов собора иарь Михаил Федорович приказал возобновить живопись, но с большим против прежнего великолепием. Возобновление это произведено было с успехом псковским иконописцем Иваном Паисеином в течение 1642 и 1644 годов, причем возобновленное иконописание не отличалось нисколько от старого, так как со старого с особенной тщательностью снималось на листы. Возобновление совершалось под наблюдением боярина Бориса Репнина, стольника Григория Пушкина и дьяка Степана Угодского. Золота на возобновление употреблено было 210 100 листов иеной на 1721 червонец. По сделанной тогда смете внутренность храма заключала в себе 1008 квадратных саженей, из коих на каждую полагали по 700 листов золота большой меры. Хотя на это новое расписывание собора и указал государь брать деньги из Печатного и Монетного дворов, а также и из приказа Казанского дворца, однако же участвовали во вкладе и два частных лица: патриарх, давший тысячу червонцев, и торговый человек Толечов – 164 червонца.